纖維素功能材料的研究進(jìn)展

纖維素功能材料的研究進(jìn)展

纖維素在化學(xué)改性過程中的應(yīng)用維生素是通過i-1和4反應(yīng)鍵連接的三維規(guī)則高度。這是自然界中最具豐富性的可再生物。每年通過光合作用合成約1000.109噸。近年來隨著石油、煤炭儲(chǔ)量的下降,其重要性日益顯著。特別是80年代以來,隨著各國對(duì)環(huán)境污染問題的日益關(guān)注和重視,迫使人們把注意力重新集中到纖維素這一具有生物可降解性、環(huán)境協(xié)調(diào)性的可再生資源上來。由于纖維素結(jié)構(gòu)特征易于參與化學(xué)改性反應(yīng),因此可制備各種用途的功能材料例如高吸水材料、貴重金屬吸取材料、吸油材料、醫(yī)療衛(wèi)生用材料等。同時(shí)纖維素可以粉狀、片狀、膜以及溶液等不同形式出現(xiàn),進(jìn)一步提高了纖維素功能化的靈活性和應(yīng)用的廣泛性。此外,與合成高分子的功能材料相比,纖維素功能材料所具有的環(huán)境協(xié)調(diào)性,使其成為目前材料研究中最為活躍的領(lǐng)域之一,而再次成為人們的研究熱點(diǎn)。1關(guān)于纖維的性質(zhì)1.1纖維素分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵的影響纖維素是由D-吡喃葡萄糖環(huán)經(jīng)β-1,4糖苷鍵組成的直鏈多糖(見圖1),它來源于棉花、木材、麻、草類、某些海洋生物的外膜及各種農(nóng)產(chǎn)品。纖維素分子鏈上大量反應(yīng)性強(qiáng)的羥基的存在,十分有利于形成分子內(nèi)和分子間的氫鍵,使得纖維素分子鏈易于聚集在一起,趨于平行排列而形成結(jié)晶性的原纖結(jié)構(gòu)。纖維素分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵對(duì)纖維素鏈形態(tài)和反應(yīng)性有著深遠(yuǎn)的影響,尤其是C3-羥基與鄰近分子環(huán)上的氧所形成的分子間氫鍵,不僅增強(qiáng)了纖維素分子鏈的線性完整性和剛性,而且使其分子鏈緊密排列而成高側(cè)序的結(jié)晶區(qū),其中也存在著分子鏈?zhǔn)杷啥哑龅臒o定形區(qū)。這便是纖維素織態(tài)結(jié)構(gòu)研究中最流行的兩相共存學(xué)說。兩相結(jié)構(gòu)的存在嚴(yán)重地影響著纖維素的物理化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)性能。1.2均相反應(yīng)的應(yīng)用普遍認(rèn)為,大多數(shù)反應(yīng)試劑只能穿透到纖維素的無定形區(qū),而不能進(jìn)入緊密的晶區(qū)。由于結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)(無定形區(qū))共存的復(fù)雜形態(tài)結(jié)構(gòu),以及分子內(nèi)和分子間氫鍵的影響,纖維素很難溶于普通的溶劑,這就決定了纖維素多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)都是在多相介質(zhì)中進(jìn)行的,很難進(jìn)行均勻的化學(xué)改性。此外,纖維素鏈中葡萄糖基環(huán)上三個(gè)羥基的反應(yīng)能力也不一樣。為了克服多相反應(yīng)的非均勻性和提高纖維素的反應(yīng)性能,在進(jìn)行反應(yīng)之前,纖維素材料通常都經(jīng)歷溶脹或活化處理。最近的研究發(fā)現(xiàn),蒸汽爆破(Steam-explosion,SE)處理對(duì)纖維素分子內(nèi)和分子間氫鍵的斷裂、纖維素化學(xué)反應(yīng)性的提高非常有效。由于SE具有處理時(shí)間短、化學(xué)用品用量少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)而引起人們的注意。纖維素單、雙和三組分溶劑的發(fā)現(xiàn),使纖維素的化學(xué)反應(yīng)有可能在均相體系中均勻地進(jìn)行,特別是本世紀(jì)80年代以來,各國學(xué)者對(duì)纖維素在各種溶劑體系中的溶解機(jī)理和新溶劑體系的應(yīng)用方面,有了新的認(rèn)識(shí)和突破,加速了均相反應(yīng)在纖維素衍生化作用中的應(yīng)用研究,為開發(fā)高功能纖維素衍生物創(chuàng)造了良機(jī)。均相反應(yīng)的特點(diǎn):由于纖維素整個(gè)分子溶解于溶劑中,分子間與分子內(nèi)氫鍵均已斷裂,因此,纖維素大分子鏈上的伯、仲羥基對(duì)反應(yīng)試劑來說,都為可及的;但多數(shù)情況下,伯羥基的反應(yīng)比仲羥基快得多。另外,與多相反應(yīng)相比,均相反應(yīng)不存在試劑滲入纖維素的速度問題,因而有利于提高纖維素的反應(yīng)性能,促進(jìn)取代基的均勻分布。因此,只要適當(dāng)選擇反應(yīng)條件和化學(xué)試劑,便可有效地控制反應(yīng)的過程,制得預(yù)期的產(chǎn)物。2高分子材料的制備方法要獲得功能材料,必須進(jìn)行功能設(shè)計(jì)。所謂功能設(shè)計(jì),就是賦予高分子材料以功能特性的科學(xué)方法。其主要途徑有化學(xué)方法、物理方法、表、屆面化學(xué)修飾方法等。下面就根據(jù)纖維素本身的特點(diǎn)對(duì)其功能化的途徑及最新動(dòng)態(tài)進(jìn)行介紹。2.1纖維素在生物結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用通過特殊加工,使纖維素的物理形態(tài)發(fā)生變化,如薄膜化、球狀化、微粉化等,賦予纖維素新的性能,稱為物理方法。例如,纖維素及其衍生物通過薄膜化,可制得各種分離膜,這些分離膜廣泛應(yīng)用于反滲透、超濾、氣體分離等膜分離工藝中。又如,纖維素粉體通過調(diào)整結(jié)晶度,可得到粉狀或針狀的微纖化(microfibrillatedcellulose,MFC)或微晶纖維素,具有巨大的比表面積和特殊的性能,廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、食品、日用化學(xué)品、陶瓷、涂料、建筑等領(lǐng)域。有關(guān)其性質(zhì)和應(yīng)用的詳細(xì)論述見文獻(xiàn)。所謂物理方法主要是指相對(duì)化學(xué)改性方法而言,沒有引進(jìn)新的基團(tuán)使纖維素或其衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元發(fā)生變化,而僅僅是物理形態(tài)發(fā)生了變化。珠(球)(beadcellulose)狀纖維素由于其具有良好的親水性網(wǎng)絡(luò)、大的比表面積和通透性以及很低的非特異性吸附,而且來源廣泛,價(jià)格低廉,而廣泛用做吸附劑、離子交換劑、催化劑和氧化還原劑,亦用于處理含金屬、有機(jī)物、色素廢水,還可用于從海水中回收鈾、金、銅等貴重金屬。并且可通過交聯(lián)、接枝、制備復(fù)合材料等手段進(jìn)一步改善珠(球)狀纖維素的性能,使其在生物大分子分離、純化、藥物釋放等方面得到更廣泛的應(yīng)用。早在1951年O’Nell就首次制備了珠狀纖維素,此后許多學(xué)者也展開了大量的研究工作,也有專利發(fā)表。例如張中勤等以球狀再生纖維素為基體,采用一種新穎的合成方法,制備了一系列陰、陽離子交換劑。該離子交換劑具有大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和良性的水力學(xué)性能,對(duì)大分子有高的交換容量,可用于對(duì)蛋白質(zhì)、酶等大分子的分離提純。朱伯儒等采用纖維素黃原酸酯為原料的制備路線,加入CaCO3作致孔劑,結(jié)合Kuga和Stamberg等人發(fā)明的“熱溶膠轉(zhuǎn)相法(Thermal-Sol-Gel-Transition,TSGT)”,制備了大孔球形纖維素離子交換劑。采用這種方法制備大孔球形纖維素,既可以調(diào)整孔結(jié)構(gòu),又可以控制粒度。球狀纖維素還可通過化學(xué)改性方法,引進(jìn)新的官能團(tuán),賦予材料新的功能。近年來,磁性高分子微球(magneticpolymermicrospheres)因其巨大的應(yīng)用潛力,特別是在生物醫(yī)學(xué)、生物工程等領(lǐng)域的應(yīng)用引起了各國研究者的高度重視,成為生物醫(yī)學(xué)材料研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱門課題。磁性高分子微球是一類能穩(wěn)定地分散在介質(zhì)中,在外加磁場作用下又能從介質(zhì)中分離出來的一類功能高分子微球,它除具有高分子微粒子的特性,還可通過共聚、表面改性,賦予其表面多種反應(yīng)性功能基,如—OH、—COOH、—COH、—NH2等,還因具有磁性,可在外加磁場的作用下方便地分離,被形象地稱為動(dòng)力粒子(dynabead)。纖維素磁性微球的制備一般通過包埋法和共混法,方法簡單,但所得粒子粒徑分布寬,形狀不規(guī)則,粒徑不易控制。我國何炳林教授等人,采用包埋法成功地制備了磁性珠狀纖維素MCB。2.2纖維素的化學(xué)反應(yīng)通過分子設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和官能團(tuán)設(shè)計(jì)是使高分子材料獲得具有化學(xué)結(jié)構(gòu)本征性功能團(tuán)特征的主要方法,因而又稱為化學(xué)方法。纖維素的化學(xué)反應(yīng)主要分為兩大類,纖維素的降解反應(yīng)和與纖維素羥基有關(guān)的衍生化反應(yīng),前者指纖維素的氧化降解、酸降解、堿降解、機(jī)械降解、光降解、離子輻射和生物降解等,而后者包括纖維素的酯化、醚化、親核取代、接枝共聚和交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)。纖維素化學(xué)反應(yīng)是纖維素化學(xué)改性和功能材料合成的基礎(chǔ),它既與有機(jī)化學(xué)反應(yīng)和高分子化學(xué)反應(yīng)頗為相似,但作為多糖類反應(yīng),又具有其特色。2.2.1高分子化合物作為生物活性原料的應(yīng)用化學(xué)上,幾乎所有的氧化劑均能氧化纖維素。纖維素完全氧化的最終產(chǎn)物是二氧化碳和水,但人們感興趣的是部分氧化作用,它可以把新的官能團(tuán)——醛基、酮基、羧基或烯醇基等引入纖維素大分子,生成不同性質(zhì)的水溶性或不溶性的氧化物,稱之為氧化纖維素(oxycellulose)。其中,以纖維素的選擇性氧化反應(yīng),如高碘酸鹽攻擊C2或C3生成高還原性的二醛基的選擇性氧化反應(yīng)受到人們的高度重視,因?yàn)槎├w維素(dialdehydecellulose,DAC)是制備不含葡萄糖環(huán)骨架的纖維素衍生物的好原料,利用高分子化學(xué)反應(yīng),二醛纖維素分子中的醛基可以方便地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌倌軋F(tuán),這樣便可得到具有新功能和新用途的纖維素衍生物。例如,葉君、梁文芷等將二醛纖維素(DAC)、二醛羧甲基纖維素與胺類反應(yīng),制備了具有較強(qiáng)熒光發(fā)射的一系列纖維素Schiff堿,Schiff堿是一類非常有實(shí)用價(jià)值的材料,在激光、熒光、太陽能儲(chǔ)存及一些防偽技術(shù)領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。將二醛纖維素進(jìn)一步氧化,可得到羧酸纖維素。羧酸纖維素作為生物醫(yī)用高分子材料具有優(yōu)良的水溶性和抗凝血性,可用于血液透析、血漿分離及人工腎等方面,羧酸纖維素還是一種優(yōu)良的貴重金屬提取分離螯合劑。制備高氧化度DAC的傳統(tǒng)方法往往需要一周多時(shí)間,因?yàn)槎嘞嘌趸磻?yīng)需要較長時(shí)間才能使結(jié)晶結(jié)構(gòu)崩裂。而且這樣長的反應(yīng)時(shí)間會(huì)進(jìn)一步引起纖維素的強(qiáng)烈降解。80年代,日本學(xué)者Okamoto采用三取代羥甲基纖維素為原料,解決了纖維素水溶性難題,實(shí)現(xiàn)了纖維素的均相高碘酸鹽氧化反應(yīng),可縮短氧化反應(yīng)的時(shí)間,且不發(fā)生纖維素鏈降解。但此法也存在著原料制備要求高、條件苛刻,氧化反應(yīng)過程中甲醛的產(chǎn)生造成成本上升、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。最近,熊犍研究了經(jīng)微波和超聲波處理后纖維素試樣被高碘酸高選擇性氧化的氧化反應(yīng)的反應(yīng)活性,結(jié)果顯示,微波和超聲波處理可以大大改善高碘酸高選擇氧化纖維素的反應(yīng)條件,具有反應(yīng)速率快、反應(yīng)試劑用量少的優(yōu)點(diǎn)。將先進(jìn)的微波和超聲波技術(shù)應(yīng)用于纖維素學(xué)科的研究中,對(duì)提高纖維素化學(xué)反應(yīng)活性、開通新的反應(yīng)通道、合成新的纖維素功能材料,具有非常重要的意義。2.2.2采用高效的均相酯化反應(yīng)纖維素分子鏈上的羥基可與酸反應(yīng)生成酯,與烷基化試劑反應(yīng)生成纖維素醚。纖維素的酯、醚化反應(yīng)是最為重要的纖維素衍生化反應(yīng),于本世紀(jì)五、六十年代相繼實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。纖維素酯中,以纖維素硝酸酯、纖維素醋酸酯和纖維素黃原酸酯最為普遍和重要,目前已廣泛應(yīng)用于涂料、日用化工、制藥、紡織、塑料、煙草、粘合劑、膜科學(xué)等工業(yè)部門和研究領(lǐng)域中。在纖維素醚產(chǎn)品中,以羧甲基纖維素(CMC)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)等為代表,其產(chǎn)品也已商品化。盡管對(duì)纖維素酯、醚化反應(yīng)的研究歷史悠久,但近年來,基于對(duì)環(huán)境保護(hù)、資源充分利用考慮以及纖維素新溶劑的研究成果,仍有大量關(guān)于纖維素酯、醚化反應(yīng)研究和應(yīng)用的報(bào)道,主要有:向優(yōu)化生產(chǎn)工藝方向發(fā)展,達(dá)到節(jié)約能源、降低成本和污染的目的;合成新的纖維素酯、醚化衍生物,開拓新功能和應(yīng)用領(lǐng)域。在纖維素酯的合成工藝中,一般采用優(yōu)質(zhì)棉短絨或亞硫酸鹽溶解漿為原料,而原料溶解漿的制備能耗、化學(xué)藥品消耗都很大,污染也很嚴(yán)重。最近有報(bào)道采用較低級(jí)的闊葉木硫酸鹽(Hardwood)溶解漿、機(jī)械漿,甚至用由蔗渣制得的溶解漿為原料,進(jìn)行均相酯化來制備纖維素酯,為蔗渣資源的充分利用提供了一條新的途經(jīng)。在纖維素酯、醚的應(yīng)用研究中,纖維素酯的銀鹽可作抗菌劑(Antimicrobial);纖維素酯與聚苯胺復(fù)合,可制備透明、高導(dǎo)電性材料。而低取代度CMC可作為紡織纖維,具高吸水性。日本Ishikuro制備了纖維素磺烷基(sulfoalkyl)醚衍生物,并對(duì)材料的抗血栓(Anti-HIV,anti-humanimmunodeficiencyvirus)性能進(jìn)行研究。纖維素功能材料的分子設(shè)計(jì)是涉及到有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、無機(jī)化學(xué)等多門學(xué)科的交叉科學(xué),其中,根據(jù)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系,合成出具有指定分子結(jié)構(gòu)、鏈結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)的新的纖維素功能材料的立體選擇性功能化(regioselectivefunctionalization)是目前纖維素化學(xué)的研究熱點(diǎn),也是合成功能材料的一條重要途徑。對(duì)纖維素的衍生化反應(yīng)來說,“立體選擇性”指的是兩方面的內(nèi)容,其一指的是在纖維素結(jié)構(gòu)單元——無水葡萄糖單元(anhydroglucoseunit,AGU)上C2\,C3和C6位的三個(gè)羥基中的一個(gè)或兩個(gè)選擇性地參與衍生化反應(yīng);其二指的是它們?cè)诜肿渔溕系倪x擇性分布(見圖2)。通過引入大體積基團(tuán)或者環(huán)化試劑、對(duì)AGU上羥基加以屏蔽或活化、超分子水平上可及度的控制以及選擇性催化劑的使用等即可實(shí)現(xiàn)纖維素的選擇性功能化。例如,控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件,將纖維素與三苯甲基氯化物(triphenymethylchloride)、甲氧基取代的三苯甲基氯化物(methoxy-substitutedtriphenylmethylchloride)進(jìn)行均相三苯甲基化反應(yīng)(tritylation)。由于立體位阻的影響,纖維素的三苯甲基化反應(yīng)選擇性地取代C6位羥基,這樣C6位羥基就被屏蔽保護(hù)起來。因此,它們相應(yīng)的纖維素取代物是進(jìn)一步進(jìn)行選擇性功能化、制備2,3位取代的功能化纖維素的重要中間體(intermediates)。利用這一性質(zhì),控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件,將三苯甲基纖維素經(jīng)堿化、醚化,再在酸性條件下,將三苯甲保護(hù)基移去,就可得到2,3取代的羧甲基纖維素。反應(yīng)過程如圖3所示。利用三甲基硅烷纖維素為中間體,還可制備出具有梳形結(jié)構(gòu)(comb-likestructure)的感紫外光的纖維素肉桂酸酯。纖維素的一些酯如纖維素三亞硝酸酯、纖維素甲酸酯、纖維素三氟醋酸酯、纖維素醋酸酯等也可作為中間體,經(jīng)進(jìn)一步的酯化反應(yīng),得到高立體選擇性的纖維素酯取代產(chǎn)物。2.2.3纖維素衍生物用于重金屬廢水的處理在糖類化學(xué)中,羥基的親核取代反應(yīng)(主要為SN2取代)起著相當(dāng)重要的作用,采用這種反應(yīng),可以合成新的纖維素衍生物,其中包括C取代的脫氧纖維素衍生物(deoxycellulosederivatives),如脫氧纖維素鹵代物(halodeoxycellulose)和脫氧氨基纖維素(aminodeoxycellulose)。首先,將纖維素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的甲苯磺酸酯或甲基磺酸酯,然后,用鹵素或鹵化物、氨、一級(jí)胺和二級(jí)胺或三級(jí)胺等親核試劑,將易離去基團(tuán)(CH3C6H5SO3)取代,即可得到脫氧纖維素鹵代物和脫氧氨基纖維素。Aoki等研究了纖維素在異相和均相條件下的鹵代反應(yīng),所用原料為纖維素球(cellulosebeads)。研究指出,在均相反應(yīng)條件下,纖維素溴化反應(yīng)只有C6位羥基被取代,而氯化反應(yīng)則C6、C3上羥基均可被取代;在異相反應(yīng)條件下,溴化和氯化的選擇性較差,C6及C3位均有可能被取代,但C6位反應(yīng)性大于C3位。Kasuya等研究了部分取代的纖維素酯的均相氟代反應(yīng),制備了脫氧氟代纖維素,有較高的取代度(D.S=0.6),反應(yīng)過程中,纖維素不發(fā)生明顯的降解。纖維素及其衍生物分子鏈上引入氟原子,可改善材料的透氣性、拒水拒油性及介電損耗等。13C-NMR研究表明,主要是C6位上羥基被取代。由此看來,在纖維素均相衍生化反應(yīng)中,選擇適當(dāng)?shù)娜軇?采用不同反應(yīng)條件,就有可能控制纖維素中不同位置羥基的反應(yīng)選擇性。脫氧纖維素鹵代物是制備纖維素功能衍生物的原料。例如,通過親核取代,與硫醇或氨(胺)反應(yīng),可制得含硫或含氮的纖維素材料。含硫或含氮的纖維素材料與Lewis酸有強(qiáng)的親合力,因此,可作為重金屬離子的吸取劑,可用于含金屬離子的廢水處理。例如Nakamura等人制備的肼基脫氧纖維素(hydrazinodeoxycellulose,HZDC)和羧烷基肼基脫氧纖維素(carboxyalkylhydrazinodeoxycellulose,CAHZDC),側(cè)基上有兩個(gè)氮原子,能與金屬離子形成五元環(huán)狀絡(luò)合物,對(duì)Cu2+\,Mn2+\,Ni2+\,Co2+等金屬離子有較好的吸附能力,其中對(duì)Cu2+的選擇性吸附性最好。含氮纖維素衍生物還可用于酶的固定化,某些含氮纖維素衍生物與離子型染料有良好的親合力,可望用作染料廢水的處理劑。李卓美等制備了含硫的纖維素衍生物,可從廢水中回收金。而侯賢燈等則利用氨基硫脲纖維素衍生物對(duì)金的分離富集作用,將之用于金的痕量分析。上述各種含氮、含硫的纖維素衍生物對(duì)重金屬離子具有選擇性吸附性能,可用于多種重金屬廢水的處理。由于纖維素離子交換劑具有發(fā)達(dá)的比表面積、成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn),在環(huán)境監(jiān)測、水污染治理中的分離富集應(yīng)用日趨增多。隨著研究和開發(fā)工作的不斷深入和發(fā)展,纖維素功能材料在環(huán)保中將作出更大的貢獻(xiàn)。2.2.4全面論述與總結(jié)在纖維素功能化的分子設(shè)計(jì)中,通過接枝共聚改性賦予纖維素功能性,是一條常用的途徑,它能賦予纖維素某些預(yù)想的性能而不改變纖維素的原有特征。纖維素的接枝共聚反應(yīng)可分為三個(gè)基本類型,游離基聚合、離子型聚合以及縮合或加成聚合。其中大量的研究報(bào)告集中在游離基引發(fā)方法上。關(guān)于纖維素的接枝共聚改性,湯烈貴等對(duì)改性的方法、接枝共聚的表征及接枝工藝的發(fā)展作了比較全面的論述與總結(jié)。接枝共聚是改善纖維素及其衍生物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),以便能與日益增長的高分子合成材料相競爭的一種新穎而有效的技術(shù)。不同類型單體與纖維素的接枝共聚物,具有不同性能而應(yīng)用于不同領(lǐng)域。例如,甲基丙烯酸甲酯、馬來酸酐等單體與纖維素醋酸酯的共聚物,為優(yōu)良的離子交換劑;某些共聚單體與纖維素的接枝物則是優(yōu)質(zhì)的吸油劑,用于凈化海面和廠礦;將水溶性或含親水基團(tuán)的聚合物接枝于纖維素骨架上,便形成不溶于水但高度吸水而膨脹的聚合物材料,可作為醫(yī)療保健一次性高級(jí)衛(wèi)生材料;將丙烯腈接枝于珠(球)狀纖維素,再偕胺肟化(Amidoximation),可制得吸附重金屬離子如鈾、金等的離子交換樹脂。楊超雄和吳錦遠(yuǎn)[65,66,67,68,69,70]在這方面做了大量工作,他們用包埋了γ-Fe2O3的纖維素基磁芯,與丙烯晴接枝改性并偕胺肟化,制備了纖維素基聚胺肟樹脂,系統(tǒng)地研究了樹脂對(duì)Co2+\,Ni2+\,Zn2+\,Cd2+\,Cu2+\,Hg2+\,Pb2+等二價(jià)重金屬離子及H2(PtCl6)、(NH4)2IrCl6、HAuCl4和PdCl2等貴金屬配陰離子和溴的吸附行為和吸附機(jī)理。他們的研究為纖維素作為離子交換和吸附樹脂的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。2.2.5纖維素用高吸水性材料交聯(lián)是纖維素及其衍生物改性獲得功能化的重要途徑之一。纖維素結(jié)構(gòu)中含有大量醇羥基,植物纖維物理結(jié)構(gòu)上的多毛細(xì)管性,大的比表面積,使天然纖維素自身就具有較強(qiáng)的吸水性,因而作為吸水材料得到一定的應(yīng)用。通過交聯(lián)反應(yīng),使纖維素具有更適宜的親水結(jié)構(gòu),可進(jìn)一步提高纖維素及其衍生物如CMC\,HEC\,MC等的吸水性,因此可制備高吸水性高吸附材料,目前有大量關(guān)于纖維素高吸水性材料的制備研究報(bào)道。例如蘇茂堯等采用皮層交聯(lián)的原理,首先使纖維素纖維外層低度酯醚化,然后在非潤脹介質(zhì)中使之交聯(lián),既大大提高纖維的吸濕性、離子交換性,又保持纖維和織物的強(qiáng)度性質(zhì)。在纖維素的交聯(lián)改性的研究中,一些水溶性纖維素衍生物如羥丙基甲基纖維素(HPMC)\,羥丙基纖維素(HPC)、羥乙基纖維素(HEC)的交聯(lián)產(chǎn)物,對(duì)外界環(huán)境刺激具應(yīng)答性,在目前引起各國科學(xué)家廣泛興趣和追求的智能聚合物(intelligentpolymer)中占有一席之地。利用智能聚合物的環(huán)境應(yīng)答性,可以將熱能、光能、電刺激等轉(zhuǎn)化為電力和電能,可得到各種感能、感應(yīng)力的功能材料,同時(shí)也可應(yīng)用于人工關(guān)節(jié)、智能藥物釋放體系。這類聚合物往往是具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物系統(tǒng),例如,纖維素衍生物等天然高分子聚電解質(zhì)的鈉鹽在含單體的水溶液中混合或者與多官能團(tuán)試劑,發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),可以得到包含有天然高分子的智能水凝膠(hydrogel)。2.3表面化學(xué)改性材料